为纵深推进教育数字化战略行动，深入发展智慧教育，促进智慧教育领域经验总结和互学互鉴，加强优秀案例分享和国际传播，在教育部科学技术与信息化司指导下，“智慧教育示范区”创建项目专家组秘书处与教育部教育信息化战略研究基地（北京、华中、西北）开展了智慧教育优秀案例征集活动。

经过申报或推荐、案例撰写培训和修改、专家遴选、公示等环节，共确定324个智慧教育优秀案例，其中区域发展类74个、学校实践类226个、解决方案类12个、研究成果类12个。

本期为您带来学校实践类智慧教育优秀案例：“互联网+虚拟数字实验”赋能物理智慧课堂教学模式应用

 

一、直面传统课堂中物理实验教学问题

一是传统物理实验教学存在限制性和局限性。传统物理实验教学所涉及到的实验范围、实验空间、实验条件、实验器材都限定在现实物质世界，受到客观因素和不确定条件的限制，因此有些实验会产生不可预料的实验误差，有的甚至不能成功，如空气湿度大时，摩擦起电实验可能失败，实验所得结论和实际规律相差较大。有些实验需要加热或所用物质有毒，实验操作过程存在危险和风险，在实验教学中根本不能操作，如气体扩散、托里拆利实验等。有些实验耗时长，实验时间不够，造成得不到演示实验的预期效果,如探究固体熔化时的温度变化规律、比较不同物质的比热容等。有些实验由于仪器尺寸不够大、演示现象瞬间完成、变化量很微弱等原因，达不到实验教学预期的效果。

二是传统物理实验教学缺乏开放性和互动性。传统物理实验教学受到实验地点、硬件条件、器材数量的影响，有些学生动手的参与的机会相对较少，学生探究完成后很少有机会再进行实验，无法充分调动学生的积极性。有些实验有时受到实验物质和器材的限制，课堂中不能反复进行，学生无法及时理解和掌握实验原理和操作技能。有些实验学生在操作过程中会实时生成一些随机新问题，无法按照新的需要和实验目的进行探究，开放性较差。有些实验学生课后需要进行拓展实验并举一反三，将结论用于实际应用的能力不强，缺少探索性。

二、基于虚拟数字平台的物理实验教学模式

通过配备朗威数字化实验室和NB虚拟物理实验室打造新型课堂模式，形成以学生为主体的学习互动实验场地，作为物理实验课程的物质呈现平台，提高学生学习能力、分析能力、创新能力和解决问题的能力。运用虚拟数字实验平台，每个实验都成为一门课程，包含实验任务、理论知识学习、题库练习、预习、实战演练；学生每步操作都有相应的评价、记录、统计和反馈，打造完整线上闭环学习（见图1）。

图1 学、练、考打造完整线上闭环学习

三、融合智慧课堂的物理实验教学成效

（一）DIS数字实验系统能够助力课堂，提升教学效率

DISlab数字实验将信息技术与物理课程整合，利用高精度传感器测量数据，采集在实时状态下的温度数据，数据采集速度快，读数精度高并且能够实时显示出对比的图像，借助拟合功能对图像进行分析，可以大大提高实验的可靠性，使学生对不同物质比热容有更深刻理解的同时提升课堂效率。

（二）NB虚拟实验系统能够助力学生，强化物理观念

NB 虚拟仿真实验室为教师和学生构建的实验教学和拓展学习平台，实验室中提供了完备的虚拟器材库，课前作为有效的预习平台调动学生积极性,奠定扎实基础，课上可以打破以教师为主的讲授模式,创设学生主体的互动环境，课后发挥软件的综合功能进行复习和拓展实验,培养学生科学探究的学科素养，以初中物理电学大单元的学习为例，学生从认识电学元件开始便可以借助虚拟实验室完成课前预习，课堂探究，课后拓展等活动，学生在操作过程中如真实实验一样选择元件、连接导线、组成串并联电路进行实验模拟。通过任意设置和调整实验元件的参数，探究规律，解决问题，发现不足，得出结论。实验步骤能实时保存，随时可以修改或打开继续实验，实验器材能随时修复，如小灯泡烧坏了，可以进行修复继续实验，这样不仅能看到真实的实验现象，还能节约实验器材，避免浪费。

 

作者：雷云

来源：2023年度智慧教育优秀案例